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关于氢脆Hydrogen Embrittlement
发布时间:2014-11-03 15:00 丨 已被浏览

  关于氢脆的控制
Joe Greenslade 为 Greenslade & Co总裁,公司位于在美国伊利诺州,Greenslade品牌的量规仪器销售。 Greenslade身兼发明家、作家和演讲家一身。他拥有 11项美国专利,专业着述超过80篇以上,并在过去10年经常在贸易和科技会议上表演讲。 Greenslade现为美国公共法令101-592执行委员会的一员。
关于氢脆,有几点大家一般都看法一致:
1.材料的硬度提高,氢脆化的危险性就增加。
2.氢脆化一般与电镀、热浸镀锌有关,但并不是镀层或被覆盖本身会导致氢脆化,一般人都认为,导致件氢脆化的氢来源是从电镀前清洗作业或去除电镀所使用的酸液来 的。
3.一般是电镀后扣件经过烘焙,很明显可以防止去氢化,可不幸的是电镀后多久时间内要做烘焙、烘焙多 久、用什么温度的烘焙没有一致的看法?最多见的是,电镀后 一个小时之内的烘焙375°F至425°F烘焙4小时。
我对氢化的观察三十年来看过许多疑似氢脆化的螺丝 class=a1>自攻螺丝(Tapping Screws)的案子,包刮各种镀锌的产品,从解决这些案子找到的解决方法中,我 学到了一些挽救产品与减少氢脆化的事情。
在本文中,我只想与大家分享我的观察,我不是要提出本文作为已经科学验证过的事实。 有一位七十多岁很有经验治金家曾告诉我,他的经验是产品其心部硬度若不超 过HRC36,则其氢脆化的可能性远比HRC36以上的产品要低很多,我记下他这段话以便验证。 我们可以利用这个信息来预防生产螺丝 class=a1>自攻螺丝时发生氢脆 化的问题,也可以用来挽救疑似氢脆化的产品,螺丝 class=a1>自攻螺丝标准品心部硬度规范是HRC28至HRC38,ISO文件中甚至有心部硬度高到HRC40的。 近年来 若有人打电话问我氢脆化测试不合格时,我第一个问他的问题便是心部硬度多少?所有案件答案是HRC37到HRC40,许多年前我以为把这些不合格产品烘焙8到24小时 应可消除掉氢,可是很不幸地有很多次此方法并不算有效措施。 可利用此方法挽救脆化的螺丝 class=a1>自攻螺丝 当我听到产品低于HRC36心部硬度,有很强的抗氢 脆化能力,这个说法之后,我做了以下的建议方法,已经有3个个案成功了。
其步骤如下:
1.先除掉电镀;
2.回火到产品心部硬度为HRC28到HRC35;
3.重电镀;
4.电镀一小时之内,将产品烘焙8小时,温度375°F到400°F;
5.从该批产品中随机抽样100Pcs以上做氢脆化测试。 如我前面所述,我并不知道是否有任何消耗的测试方法可以来证明这个方法,但这个方法已经成功地解决了三批不 合格的螺丝 class=a1>自攻螺丝之去除氢脆化效果。
用下述方法来测试氢脆化,我建议的方法如下:
1.把硬化的垫圈套上产品;
2.把产品锁在测试板上锁到断裂为止,记下每个产品的最大扭距值;
3.用原先5Pcs产品的平均值的80%的扭力,来锁100Pcs以上的产品;
4.48小时之后,再以顺时针方向施加原先的扭力值于所有受测产品上。如果有任何产品在施加测试扭力时失败,则该批产品就报废。
最后的建议我提出以下几个建议给螺丝 class=a1>自攻螺丝厂商:
1.生产时要控制热处理制程,以获得心硬度在HRC28到HRC35之间,以减少从电镀制程来的氢脆化可能性。
2.如果发现某批成品有氢脆化现象,请依此程序处理:去出电镀、降心部硬度到HRC28至HRC35之间,从电镀、烘焙、测试至少100Pcs,如果有任何一支在最终测试 失败,则整批都要销毁。 氢脆化是很可怕的问题,我希望这些建议能帮助厂商若遭遇此问题,能有效地解决问题。
为有效地提高弹性紧固件(弹簧垫圈、锥形垫圈、鞍形垫圈、波形垫圈等)抗蚀防护性能和装饰性,多半要进行表面处理,如发黑、磷化、电镀锌等处理。其中电解镀锌 及钝化处理应用更为广泛。
加上弹性紧固件的硬度一般在42-50HRc之间,由于材料及表面处理的原因,它对氢比较敏感,在电镀后,除氢处理未达到驱氢目的,其残存的氢会造成弹性紧固件的延 迟断裂。  目前,由延迟断裂氢脆引发的弹性紧固件断裂自然是一个严重的产品质量问题,人们可以采取各种技术来减少和预防弹性紧固件的氢脆问题。
1.材料缺陷的影响
弹性紧固件材料表面缺陷对电镀锌的有害影响是不容忽视的,比如钢板表面轻微裂纹折叠、斑痕蚀坑夹杂和超过允许深度的脱碳层,都会对弹性紧固件镀锌产生 十分有害的影响,压弯成型不当造成表面插划伤,局部应力集中等都会有不良影响。
2.热处理工艺的影响
热处理工艺对弹性紧固件电镀锌后的氢脆是有较大影响的,若硬度达45HRc时(碳钢类),均会诱发或导致弹性紧固件断裂。
在确保热处理技术参数的前提下,选择适宜的加热温度,合理的加热时间,充分予以回火。以最大限度地消除组织应力和热应力,避免其有害影响。淬火加热时 应严防氧化和脱碳,网带炉碳势控制在0.60%-0.70%,盐浴炉必须认真脱氧捞渣,进行硬度检测时,严格注意表面层造成硬度虚假现象,使硬度测试值失真。一般应控制在 42-44HRc为佳,不要超过45HRc。
3.电镀过程的影响
弹性紧固件由于氢的侵袭往往发生氢脆断裂,造成重大损失。析氢渗氢在整个电解镀锌中是不可避免的,析出的氢能够渗入镀锌层,甚至渗入基体金属内。锌的吸氢 大约在0.001%-0.100%,而铁碳合金吸氢在0.1%左右。氢在金属内使晶格扭曲,产生很大的内应力,致使其机械性能降低,析氢不仅对镀层性能产生不利影响,如产 生针孔、麻点、气泡等缺陷,而且会渗透至基体金属中,使金属韧性大大降低,导致零件脆断。析氢的原因除在热处理外,较高的加热温度,氢很容易渗入零件应力集中 的区域,酸洗和电镀都会发生析氢。    4.氢脆的预防
电镀锌前必须严格控制阴极电解除油。对弹性紧固件(尤其是厚度?1mm),不宜采用阴极电解除油,而是采用阳极电解除油、化学除油或超声波除油,也可以 选用金属清洗剂除油(效果较好)。
对弹性紧固件不宜采用强酸腐蚀,而是采用喷砂或喷丸等处理方法达到净化、活化表面目的。必须进行酸洗活化处理时,选用盐酸较硫酸为好。注意掌握酸洗时间不 宜过长(每次控制30-60s),以多次短时间比长时间酸洗效果好。
应选择氢脆性较小的镀锌电解液,一般而言,禄化物型镀锌电解液相对析氢较少,产生氢脆的可能性也小;而氰化物镀锌电解液析氢、渗氢较多,产生氢脆的机 率也较大。
采用有效的驱氢工序驱散渗氢,减少氢脆应力。驱氢温度一般为190-230℃,驱氢时间6-8h。在电镀锌后钝化前2h内进行,停留时间越短越好。

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